CN113063518A - 基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，系统包括：测温光缆、监测主机，在所述监测主机中记载有监测软件；所述测温光缆设置在常压储罐底部。本发明利用测温光缆的特性，采用独特的盘绕方式在常压储罐底部设置实时对其底部的反应温度进行监测，并反馈温度数据至监测主机，通过预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表，根据所测温度确定所述常压储罐底部的厚度，其监测厚度方法具有较高的智能化，适用于多种工业场景，满足特种检测的基本要求。
Description
技术领域
本发明公开一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测方法，属于特种检测的技术领域。
背景技术
在特种设备的检测领域，针对常压储罐底板被腐蚀情况的摸排，常采用开罐观察、实际测量等技术手段。然而由于常压储罐的工况较为苛刻，一般难以满足开罐检测的要求，进而导致难以实时对常压储罐底板进行有效检测，造成生产隐患。为此，需要根据常压储罐底板正常工作的原因，确定具体的解决方案，经研究发现常压储罐底板常因内部液体腐蚀产生安全隐患。常压储罐底板被腐蚀的主要原因有三个：罐底沉积液、硫化氢、二氧化碳等气体等影响、硫酸盐还原菌等菌落的影响。受罐底沉积液影响的腐蚀机理是电化学腐蚀:罐底与沉积液接触的地方，会有无数个阴极和阳极，阴极上进行耗氧反应，阳极上不断分解消耗，进而被不断腐蚀。受硫化氢、二氧化碳等气体影响的腐蚀机理是硫化氢、二氧化碳等气体进入沉积液中，发生一些化学反应使沉积液呈酸性，加速储罐底板的腐蚀。受硫酸盐还原菌等菌落的影响的腐蚀机理是：储罐内几乎是无氧或者低氧的情况，这样会促使硫酸盐还原菌等菌落的生长，而他们在繁殖过程中会产生大量腐蚀性物质，改变了储罐底部的环境，加剧了储罐底板的腐蚀的情况。这些腐蚀情况会造成储罐中的温度分布不均匀，会使储罐体不同位置的热膨胀不同。
综上，如何利用检测常压储罐底板的内部温度来达到实时监测其内部腐蚀情况，是本技术领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统
本发明还公开一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，其特征在于，系统包括：测温光缆、监测主机，在所述监测主机中记载有监测软件；所述测温光缆设置在常压储罐底部。
根据本发明优选的，所述测温光缆盘绕设置在常压储罐底部。
根据本发明优选的，所述测温光缆盘绕设置在常压储罐底部的第一层保温结构中，所述的保温结构为常压储罐底部外的第一层耐火砖下方；所述测温光缆盘绕采用同心等间距方式盘绕。
根据本发明优选的，所述测温光缆盘绕采用同心等间距方式盘绕是指，沿盘绕圆心径向依次设置等间距盘绕单元，每个盘绕单元包括至少2圈盘绕的测温光缆。
根据本发明优选的，所述监测主机包括：光源、耦合器、分光器、光电探测器、放大器和上位机；所述光源为1550nm的纳秒脉冲激光器，由于系统光源为1550nm，其携带温度信息的反斯托克斯光波长为1450nm,斯托克斯光波长为1660nm，采用所述分光器需要将1550nm、1450nm、1660nm的光分开，所述光电探测器采用双通道APD模块分别探测两个波长散射光的强度，经后置的放大器，将放大后的信号传输给监测主机内部的采集模块并转换为数字量，通过计算解调将信号强度对应的温度显示在监测主机上供操作人员参阅；同时，所述通过预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表，根据所测温度确定所述常压储罐底部的厚度。
一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测方法，其特征在于，包括：
在常压储罐底部盘绕测温光缆；同时，记录下测温光缆的绝对长度与常压储罐位置的对应关系，以保证其盘绕安装可最大程度的覆盖储罐的底部；在所述监测主机中记载有监测软件，其记载的测厚方法为，预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表；
操作监测主机启动测温光缆工作，通过测温光缆测得温度后即可确定所述常压储罐底部的厚度，通过监测主机反馈所述厚度值。
本发明的技术优势在于：
本发明利用测温光缆的特性，采用独特的盘绕方式在常压储罐底部设置实时对其底部的反应温度进行监测，并反馈温度数据至监测主机，通过预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表，根据所测温度确定所述常压储罐底部的厚度，其监测腐蚀方法具有较高的智能化，适用于多种工业场景，满足特种检测的基本要求。
附图说明
图1是测温光缆盘绕示意图；
图2是监测主机的内部模块连接图；
图3是本发明实施例中测温光纤的长度与温度的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，系统包括：测温光缆、监测主机，在所述监测主机中记载有监测软件；所述测温光缆设置在常压储罐底部。
所述测温光缆盘绕设置在常压储罐底部。
所述测温光缆盘绕设置在常压储罐底部的第一层保温结构中，所述的保温结构为常压储罐底部外的第一层耐火砖下方；所述测温光缆盘绕采用同心等间距方式盘绕。
如图1所示，所述测温光缆盘绕采用同心等间距方式盘绕是指，沿盘绕圆心径向依次设置等间距盘绕单元，每个盘绕单元包括至少2圈盘绕的测温光缆。
其中，如图2所示，所述监测主机包括：光源、耦合器、分光器、光电探测器、放大器和上位机；所述光源为1550nm的纳秒脉冲激光器，由于系统光源为1550nm，其携带温度信息的反斯托克斯光波长为1450nm,斯托克斯光波长为1660nm，采用所述分光器需要将1550nm、1450nm、1660nm的光分开，所述光电探测器采用双通道APD模块分别探测两个波长散射光的强度，经后置的放大器，将放大后的信号传输给监测主机内部的采集模块并转换为数字量，通过计算解调将信号强度对应的温度显示在监测主机上供操作人员参阅；同时，所述通过预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表，根据所测温度确定所述常压储罐底部的厚度。
本实施例应用于储罐底部检测的测温光缆主要是基于分布式光纤传感。分布式光纤传感技术可以适应恶劣的环境条件，可以承受很高的压力，能应用于储罐底部的腐蚀情况的监测。采用光纤分布式测温技术传感技术,利用光纤中拉曼散射光信号对温度的敏感特性，实现对温度变化的精确测量。感温光纤上的每一点都可以感知并传输温度信号。当光纤中有一束较强的脉冲激光信号传输时，光纤上的每一点都会对该激光信号发生微弱的散射,散射光的信号强度与该点处的温度有-一定函数关系，可通过检测每---点散射光的强度，计算得到该点的温度，从而可得到整条光纤上的温度分布。当光脉冲沿着光纤传输时，产生多种类型的辐射散射，主要有瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。
其中,瑞利反射光与温度变化没有固定关系，不能通过反射光特性计算出温度分布；拉曼散射光对温度变化较为敏感；布里渊散射光对温度和应变都敏感。由于布里渊散射和瑞利散射特性相似,在频谱:上特征相似度很高,较难通过滤波器分开,同时布里渊散射对应力和应变较为敏感，因此，应用拉曼散射实现温度传感是最常用的技术手段。所以，我们可以通过将测温光纤按一定路径敷设在储罐底部从而得到储罐底部各个位置的温度分布，进而推断出储罐底部的腐蚀情况。温度函数R(T)的求解公式：
其中λs和λas分别为反斯托克斯光和斯托克斯光的波长,二者与入射激光的中心波长和光纤材料的光学特性相关,当传感系统确定后,二者均为常数；h为普朗克常数；c为光在真空中的传播速度；Δv为波数；k为波尔兹曼常数；T为绝对温度。
实施例2、
一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测方法，包括：
在常压储罐底部盘绕测温光缆；同时，记录下测温光缆的绝对长度与常压储罐位置的对应关系，以保证其盘绕安装可最大程度的覆盖储罐的底部；在所述监测主机中记载有监测软件，其记载的测厚方法为，预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表；
操作监测主机启动测温光缆工作，通过测温光缆测得温度后即可确定所述常压储罐底部的厚度，通过监测主机反馈所述厚度值。
其中，上位机软件是运行在中心控制室工控计算机上的上位机软件,将监测主机采集到的所有监测分区的光信号传输给工控机，由工控机中的解析软件对光数据进行解析，得到对应温度数据，从而得到每次数据传输中光纤各个位置处的实时温度信息，如图3为本实施例测温时呈现的按照测温光缆长度分布的温度解调曲线，其中横坐标为测温光缆的距离，纵坐标为温度。
Claims (6)
1.一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，其特征在于，系统包括：测温光缆、监测主机，在所述监测主机中记载有监测软件；所述测温光缆设置在常压储罐底部。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，其特征在于，所述测温光缆盘绕设置在常压储罐底部。
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，其特征在于，所述测温光缆盘绕设置在常压储罐底部的第一层保温结构中，所述的保温结构为常压储罐底部外的第一层耐火砖下方；所述测温光缆盘绕采用同心等间距方式盘绕。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，其特征在于，所述测温光缆盘绕采用同心等间距方式盘绕是指，沿盘绕圆心径向依次设置等间距盘绕单元，每个盘绕单元包括至少2圈盘绕的测温光缆。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测系统，其特征在于，所述监测主机包括：光源、耦合器、分光器、光电探测器、放大器和上位机；所述光源为1550nm的纳秒脉冲激光器，所述分光器需要将1550nm、1450nm、1660nm的光分开，所述光电探测器采用双通道APD模块分别探测两个波长散射光的强度，经后置的放大器，将放大后的信号传输给监测主机内部的采集模块并转换为数字量，通过计算解调将信号强度对应的温度显示在监测主机上供操作人员参阅；同时，所述通过预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表，根据所测温度确定所述常压储罐底部的厚度。
6.一种基于光纤传感的常压储罐底板腐蚀监测方法，其特征在于，包括：
在常压储罐底部盘绕测温光缆；同时，记录下测温光缆的绝对长度与常压储罐位置的对应关系，以保证其盘绕安装可最大程度的覆盖储罐的底部；在所述监测主机中记载有监测软件，其记载的测厚方法为，预设常压储罐底部内部温度与常压储罐底部厚度的数据查找表；
操作监测主机启动测温光缆工作，通过测温光缆测得温度后即可确定所述常压储罐底部的厚度，通过监测主机反馈所述厚度值，进而推断腐蚀情况。
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